專利名稱：：有高孔密度和混合的各向同性和各向異性結(jié)構(gòu)的微濾膜的制作方法
背景技術(shù)：
：1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及合成聚合物微濾膜材料領(lǐng)域。本發(fā)明的膜為有混合的各向同性和各向異性結(jié)構(gòu)且在膜的微孔表面有高孔密度的整體膜。2.技術(shù)背景非對稱性或各向異性的膜為本領(lǐng)域所公知。例如，Wrasidlo在US4,629,563和4,774,039中，和Zepf在US5,188,734和5,171,445中，均公開了非對稱性或各向異性的膜及其制備方法，這些文獻(xiàn)均引入本文供參考。Wrasidlo和Zepf的專利公開了整體的、高度不對稱的、微孔皮層膜，有很高的流速和極好的截留性能。這種膜一般通過改進(jìn)的“相轉(zhuǎn)化”法制備，使用聚合物在溶劑/非溶劑體系中的亞穩(wěn)態(tài)兩相液體分散相澆鑄，隨后與非溶劑接觸。Zepf專利公開了對Wrasidlo專利的改進(jìn)。相轉(zhuǎn)化法一般通過以下步驟進(jìn)行(i)將包括適合的高分子量聚合物、溶劑和非溶劑的溶液或混合物澆鑄成薄膜、管或中空纖維，和(ii)通過以下的一種或多種機(jī)理使聚合物凝固(a)溶劑和非溶劑的蒸發(fā)(干法)；(b)暴露于非溶劑蒸氣如水蒸汽中，其吸收在暴露的表面上(濕干混合法)；(c)在非溶劑液體一般為水中驟冷(濕法)；或(d)使熱的膜驟冷，從而突然地顯著降低聚合物的溶解度(熱法)。從溶液至凝膠進(jìn)行相轉(zhuǎn)化圖示如下SOL1———→SOL2———→Gel(溶液)(分散相)基本上，SOL1為均勻的溶液，SOL2為分散相，Gel為形成的聚合物基質(zhì)。誘發(fā)SOL2形成的因素取決于所用的相轉(zhuǎn)化法。然而，誘發(fā)因素一般與聚合物在SOL中的溶解度有關(guān)。在濕法中，澆鑄SOL1并使其與聚合物的非溶劑接觸，從而誘發(fā)SOL2的形成，SOL2再“凝固”成Gel。在濕干混合法中，澆鑄SOL1并使之暴露于包含聚合物的非溶劑的氣態(tài)氣氛中，從而誘發(fā)SOL2的形成，SOL2再“凝固”成Gel。在熱法中，澆鑄SOL1，降低鑄膜的溫度產(chǎn)生SOL2，SOL2再“凝固”成Gel。在干法中，澆鑄SOL1，使之與允許一種或多種所述溶劑蒸發(fā)的氣態(tài)氣氛(如空氣)接觸，從而誘發(fā)SOL2的形成，SOL2再“凝固”成Gel。鑄膜液中的非溶劑對所述聚合物不必完全惰性，事實上它通常不是非溶劑，而常稱為溶脹劑。在Wrasidlo-型配方中，如后面所述，選擇所述非溶劑的類型和濃度是重要的，因這是決定鑄膜液是否存在于相分離條件下的主要因素。通常，所述非溶劑是主要的成孔劑，其在鑄膜液中的濃度對最終膜中的孔徑和孔徑分布影響很大。聚合物濃度也影響孔徑，但不如非溶劑明顯。然而，它影響強(qiáng)度和孔隙率(空隙體積)。鑄膜液中除這些主要成分之外，還可有次要成分如表面活性劑或脫模劑。聚砜特別適合于形成高度不對稱性膜，尤其是在兩相Wrasidlo配方中。這些不是均相溶液而是由兩個分開的相組成，其一是低濃度(如7％)低分子量聚合物的富溶劑的透明溶液，另一是高濃度(如17％)高分子量聚合物的富聚合物的混濁(膠態(tài))溶液。該兩相含有相同的三種成分，即聚合物、溶劑和非溶劑，但濃度和分子量分布完全不同。更重要的是，這兩相互不相溶，如使其靜置則將分離。必須不斷地攪拌使混合物作為分散相保持，直到將其澆鑄成膜時止。實質(zhì)上，Wrasidlo型配方的鑄膜液應(yīng)當(dāng)是SOL2(分散相)的情況。因此，分散相作為凝膠形成的起點，而非中間步驟(上面)，如下所示SOL2——→GeI(分散相)該方法的改進(jìn)使Wrasidlo膜與現(xiàn)有技術(shù)相比，各向異性和均勻一致性程度較高。鑄膜混合物中的非溶劑及其濃度導(dǎo)致相分離，但并非每種非溶劑都是這樣?；蛟S有類似于表面活性劑作用的非溶劑，可能通過調(diào)節(jié)某些大聚合物分子成為聚集體或膠體而產(chǎn)生臨界的膠束濃度，然后將其分散于剩余的非膠態(tài)溶液中。如使其靜止，則兩相彼此分離，但各相本身是相當(dāng)穩(wěn)定的。如果改變混合物的溫度，則發(fā)生相轉(zhuǎn)移。加熱產(chǎn)生更透明的相；冷卻則相反。改變濃度有相同的效果，但有臨界濃度范圍或上下限，其中可能存在相分離體系，如Wrasidlo所述。Wrasidlo定義了在恒溫下此分散的聚合物/溶劑/非溶劑的相圖中這個不穩(wěn)定區(qū)域是位于旋節(jié)和雙結(jié)點曲線之間，其中所述聚合物不完全與溶劑混溶。由于該聚合物有很高的憎水性和該鑄膜混合物的熱力學(xué)不穩(wěn)定條件，其中預(yù)選存在兩相，一相富含溶劑，另一相富含聚合物(進(jìn)行相轉(zhuǎn)化時其它體系必須經(jīng)過的條件)，不穩(wěn)定的Wrasidlo混合物被驟冷時迅速凝固，而在界面形成微孔皮層，結(jié)果發(fā)展成高度不對稱的膜，Wrasidlo和Zepf專利共有的結(jié)構(gòu)。Wrasidlo專利中所用的“非對稱性”意指在微孔皮層(在鑄膜過程中構(gòu)成空氣-溶液界面或驟冷-溶液界面的膜的細(xì)孔側(cè))和亞結(jié)構(gòu)之間橫截面上的孔徑逐漸改變的膜。這與反滲透和大多數(shù)超濾膜相反，其在“非微孔皮層”和亞結(jié)構(gòu)之間突然間斷，在本領(lǐng)域也稱為非對稱性。聚合物膜也可由均勻的聚合物溶液澆鑄。這些配方的組成在Wrasidlo相圖的旋節(jié)/雙結(jié)點區(qū)域之外。由均勻溶液澆鑄的膜也可以是非對稱的，但通常不對稱程度不如由相分離配方澆鑄的高。Wrasidlo膜相對于現(xiàn)有技術(shù)膜的流速和選擇滲透性均有改善。此改善的流速和選擇滲透性來自膜的結(jié)構(gòu)。Zepf專利公開了改進(jìn)的Wrasidlo-型聚合物膜，有明顯較大量的尺寸更一致的微孔皮孔，流速顯著增加，對于任何給定的孔徑流動協(xié)方差降低。改進(jìn)的Zepf膜通過改進(jìn)的Wrasidlo法獲得，包括降低澆鑄和驟冷溫度，和降低澆鑄和驟冷之間在環(huán)境下的暴露。Zepf還教導(dǎo)降低的澆鑄和驟冷溫度使膜形成法對配方和工藝參數(shù)的變化的敏感性減至最小。增加膜的表面孔徑已有報導(dǎo)。參見Fuji的UK2,199,786(本文稱為“Fuji”)。Fuji專利及其它參考文獻(xiàn)教導(dǎo)，當(dāng)澆鑄的聚合物溶液暴露于濕空氣時，在膜表面之下將發(fā)生相轉(zhuǎn)化。參見Fuji專利。按Fuji法生產(chǎn)的膜有以下結(jié)構(gòu)特征，即表面上的孔相對較寬(即0.05-1.2μm)，然后孔徑逐漸收縮至表面之下的相轉(zhuǎn)化點，接著開孔一直至澆鑄表面逐漸達(dá)到各向同性結(jié)構(gòu)(1-10μm)。因此，可認(rèn)為Fuji膜從皮層表面至轉(zhuǎn)化點有反不對稱性和逐漸至各向同性結(jié)構(gòu)的不對稱性。該專利明確地教導(dǎo)要延長膜的壽命應(yīng)使用最小的不對稱性。參見第4頁7-29行。此外，看來Fuji膜一般用有相對高粘度的制劑制備。例如，聚合物濃度通常相當(dāng)高，在許多情況下，用聚合物作為非溶劑制備這樣的膜。參見第12頁實施例2；第15頁實施例3。非對稱性微濾膜適合于許多應(yīng)用。例如，這種膜可以各種形式(即例如圓片或筒)應(yīng)用于各種過濾(即在食品和飲料業(yè)、醫(yī)藥、和醫(yī)學(xué)實驗中用于提純和檢測應(yīng)用)。這種膜已日益變得與檢測業(yè)相關(guān)，用于痕量金屬分析和醫(yī)療診斷等。該膜有大孔側(cè)邊和微孔表面。將含固體的液體試樣施于大孔表面，無固體的液體從微孔表面排出?？稍跓o固體干擾的情況下檢測無固體的液體試樣(濾出液)。此檢測可通過化學(xué)、電子或使用各種分析設(shè)備進(jìn)行。舉例說明的一種檢測應(yīng)用是在診斷業(yè)中，已證明非對稱性膜特別適用于血液分離。見Koehen等的US5,240,862?？蓪⑷坑陂_孔的表面，細(xì)胞可被濾出，保留在膜的多孔基質(zhì)中，血液中的血漿通過膜。使微孔表面與分析物檢測裝置接觸，可測量存在或不存在粒狀分析物，而不受細(xì)胞的干擾。此外，此結(jié)構(gòu)使人們可在不進(jìn)行離心分離的情況下進(jìn)行診斷化驗。如上所述，非對稱膜可容易由某些憎水性聚合物如砜聚合物和混合的纖維素酯制備。砜聚合物類一般包括三類聚合物聚砜、聚醚砜、和聚芳基砜。然而，用憎水性聚合物制備膜時，所得膜是憎水的，它在合理的操作條件下水一般不能通過。因此，在需要水環(huán)境中操作膜的應(yīng)用中，通常使該類膜(或制成膜之前的聚合物)與能使所得膜變成親水性的部分反應(yīng)或混合。例如，有幾種由憎水性聚合物產(chǎn)生親水性膜的對策，包括在鑄膜前使憎水性聚合物磺化；使憎水性鑄膜與賦予鑄膜親水性的試劑接觸；鑄膜之前在鑄膜液中摻雜親水部分。這些賦予膜親水性的方法均存在固有的問題和困難。例如，對膜進(jìn)行后處理時賦予親水性的部分有可能瀝濾和污染試樣。人們試圖通過使某些部分交聯(lián)至鑄膜表面使瀝濾達(dá)到最小。例如，Roesink等在US4798847(現(xiàn)Re.34296)中公開了使PVP交聯(lián)至聚砜膜。然而，雖然使親水部分交聯(lián)至膜似乎使瀝濾最小，但可能增加附加步驟而使膜的制備工藝變得復(fù)雜。此外，取決于交聯(lián)所需條件，可能犧牲膜的強(qiáng)度和/或剛性。在澆鑄之前磺化憎水性聚合物時，很難(如果不是不可能)用它來制備非對稱性膜。因此，僅限于制造各向同性膜。給膜賦予親水性的最后一途徑涉及在鑄膜懸浮液中摻雜親水部分。例如，Kraus等在US4964990和4900449中公開了通過包含在親水性聚合物如PEG或PVP的鑄膜溶液中從憎水性聚合物形成親水性微濾膜。但按Kraus專利制備的膜是各向同性的，因此不適合于用非對稱膜容易檢測的那種檢測應(yīng)用。因此，需要提供一種有高度穩(wěn)定的親水性、足夠的強(qiáng)度和剛性并在檢測中能有效地應(yīng)用的非對稱微孔膜。發(fā)明概述本發(fā)明的一方面涉及有高表面孔隙率和特殊的非對稱性的砜聚合物膜，其能在不需離心分離的情況下從液體試樣中分離固體。使所述砜聚合物(為憎水性聚合物)與親水性聚合物如聚乙烯基吡咯烷酮一起澆鑄而賦予膜親水性。由于這些性能和僅需將少量液體試樣施于大孔表面的事實，本發(fā)明膜特別適用于檢測裝置，用于在不受固體干擾的情況下迅速檢測液體試樣中的分析物。本發(fā)明膜用途的一個例子是在血液分離應(yīng)用中用于迅速檢測生理條件(即妊娠、胰島素水平、胃潰瘍等)和傳染病(即AIDS、肝炎等)。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種整體的砜聚合物膜，通過使所述砜聚合物與親水性聚合物一起澆鑄而賦予親水性，所述膜包括微孔皮層和多孔基質(zhì)，所述微孔皮層有高孔密度，所述多孔基質(zhì)包括孔徑基本一致的各向同性區(qū)和孔徑逐漸增加的不對稱區(qū)。在優(yōu)選實施方案中，所述膜包括約1μm至約5μm的平均流動孔徑。在另一優(yōu)選實施方案中，所述砜聚合物選自聚砜、聚醚砜和聚芳基砜。在另一優(yōu)選實施方案中，所述親水性聚合物包括聚乙烯基吡咯烷酮。在另一優(yōu)選實施方案中，所述膜有至少2mm/sec的水的橫向毛細(xì)(wicking)速度。在另一優(yōu)選實施方案中，所述膜有厚度和從微孔皮層延伸至所述厚度的約15-25％的各向同性區(qū)。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種整體的砜聚合物膜，通過使所述砜聚合物與親水性聚合物一起澆鑄而賦予親水性，所述膜包括微孔皮層和多孔基質(zhì)，所述微孔皮層有高孔密度，所述多孔基質(zhì)包括限定直徑基本一致的流動通道的各向同性區(qū)和限定直徑逐漸增加的流動通道的不對稱區(qū)。在優(yōu)選實施方案中，所述膜包括約1μm至約5μm的平均流動孔徑。在另一優(yōu)選實施方案中，所述砜聚合物選自聚砜、聚醚砜和聚芳基砜。在另一優(yōu)選實施方案中，所述親水性聚合物包括聚乙烯基吡咯烷酮。在另一優(yōu)選實施方案中，所述膜有至少2mm/sec的水的橫向毛細(xì)速度。在另一優(yōu)選實施方案中，所述膜有厚度和從微孔皮層延伸至所述厚度的約15-25％的各向同性區(qū)。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種親水性整體砜聚合物膜的制備方法，所述膜包括微孔皮層和多孔基質(zhì)，所述微孔皮層有高孔密度，所述多孔基質(zhì)包括孔徑基本一致的各向同性區(qū)和孔徑逐漸增加的不對稱區(qū)，所述方法包括準(zhǔn)備一種含有約8％至17％(重)的砜聚合物和約5％至25％(重)溶于溶劑中的親水性聚合物的鑄膜液；澆鑄所述鑄膜液形成薄膜；將所述薄膜暴露于相對濕度在約50％和80％之間的水蒸汽的氣態(tài)環(huán)境中約5至35秒；使所述膜在溫度在約20℃和70℃之間的水浴中凝固；和收集所述膜。在優(yōu)選實施方案中，鑄膜液為均相溶液。在另一優(yōu)選實施方案中，鑄膜液還含有砜聚合物的非溶劑。在另一優(yōu)選實施方案中，鑄膜液為分散相。在另一優(yōu)選實施方案中，膜有約1μm至約5μm的平均流動孔徑。在另一優(yōu)選實施方案中，砜聚合物選自聚砜、聚醚砜和聚芳基砜。在另一優(yōu)選實施方案中，親水性聚合物包括聚乙烯基吡咯烷酮。在另一優(yōu)選實施方案中，膜有至少2mm/sec的水的橫向毛細(xì)速度。在另一優(yōu)選實施方案中，膜有厚度和從微孔皮層延伸至所述厚度的約15-25％的各向同性區(qū)。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一類包括分離膜和接觸膜的橫向毛細(xì)裝置，其改進(jìn)包括所述分離膜包括整體的砜聚合物膜，通過使所述砜聚合物與親水性聚合物一起澆鑄而賦予親水性，所述膜包括微孔皮層和多孔基質(zhì)，所述微孔皮層有高孔密度，所述多孔基質(zhì)包括孔徑基本一致的各向同性區(qū)和孔徑逐漸增加的不對稱區(qū)。在優(yōu)選實施方案中，所述膜包括約1μm至約5μm的平均流動孔徑。在另一優(yōu)選實施方案中，所述砜聚合物選自聚砜、聚醚砜和聚芳基砜。在另一優(yōu)選實施方案中，所述親水性聚合物包括聚乙烯基吡咯烷酮。在另一優(yōu)選實施方案中，所述膜有至少2mm/sec的水的橫向毛細(xì)速度。在另一優(yōu)選實施方案中，所述膜有厚度和從微孔皮層延伸至所述厚度的約15-25％的各向同性區(qū)。在另一優(yōu)選實施方案中，所述裝置為橫向毛細(xì)裝置。附圖簡述圖1為本發(fā)明膜的一對掃描電子顯微照片(SEM’s)。圖1a為所述膜的俯視圖，表明膜的微孔表面。圖1b為所述膜的剖面圖。圖2為本發(fā)明膜的掃描電子顯微照片(SEM)，提供所述膜的剖面圖。圖3為本發(fā)明膜的掃描電子顯微照片(SEM)，提供所述膜的剖面圖。圖4為本發(fā)明膜的掃描電子顯微照片(SEM)，提供所述膜的剖面圖。圖5為本發(fā)明膜的一對掃描電子顯微照片(SEM’s)。圖5a為所述膜的俯視圖，表明膜的微孔表面。圖5b為所述膜的剖面圖。圖6為本發(fā)明膜的一對掃描電子顯微照片(SEM’s)。圖6a為所述膜的俯視圖，表明膜的微孔表面。圖6b為所述膜的剖面圖。圖7為本發(fā)明膜的一對掃描電子顯微照片(SEM’s)。圖7a為所述膜的俯視圖，表明膜的微孔表面。圖7b為所述膜的剖面圖。圖8為按Wrasidlo專利制備的膜的掃描電子顯微照片，為剖面圖，用于與本發(fā)明膜結(jié)構(gòu)對比。圖9為本發(fā)明橫向毛細(xì)裝置的示意俯視透視圖。優(yōu)選實施方案詳述根據(jù)本發(fā)明，我們意外地發(fā)現(xiàn)由憎水性聚合物與親水劑或親水部分作為溶液或分散相一起澆鑄可制備特別適用于橫向毛細(xì)分離應(yīng)用的非對稱性、高親水性的微濾膜。在優(yōu)選實施方案中，本發(fā)明膜由砜聚合物和聚乙烯基吡咯烷酮制備。此外，在優(yōu)選實施方案中，嚴(yán)格說所述膜結(jié)構(gòu)不是傳統(tǒng)的非對稱結(jié)構(gòu)。確切說，所述膜有組合或復(fù)合的各向同性和各向異性結(jié)構(gòu)。為此，就結(jié)構(gòu)來說，本發(fā)明膜類似于1994年3月4日申請的No.08/206114號美國專利中請中公開的膜結(jié)構(gòu)，該公開引入本文供參考。本發(fā)明膜的結(jié)構(gòu)本發(fā)明聚合物膜保持基本的不對稱度同時有相對大的微孔皮層孔。評價膜的不對稱性和孔徑的便利方法是使用掃描電子顯微照片(SEM)。圖1至7示出根據(jù)本發(fā)明制備的膜的橫截面和/或微孔皮表面。那些方面的特征可與圖8所示的傳統(tǒng)Wrasidlo型細(xì)孔膜的進(jìn)行比較。除膜的非對稱性和開孔結(jié)構(gòu)之外，本發(fā)明的膜存在從微孔皮表面延伸至膜結(jié)構(gòu)內(nèi)一點的各向同性區(qū)是獨特的。該各向同性區(qū)典型地延伸至膜厚度的至少約20％。在無SEM數(shù)據(jù)的情況下，可按Kesting，SyntheticPolymerMembranesAStructuralPerspective，p.275(JohnWiley&amp;Sons，2dedition(1985))所述粗評非對稱性，將一小點墨水或染料涂于膜的密面，使染料滲入膜并在其表面展開。染料涂敷面積之比給出非對稱性或其程度的大體上指示。也可通過孔隙度測定法(porometry)和泡點的測量評估孔徑，泡點越高表示孔越密。在傳統(tǒng)的非對稱膜中，表面的孔最密。在本發(fā)明的膜中，最密的孔可位于微孔皮層和非對稱區(qū)之間某處?？紫抖葴y定法包括逐漸增加濕膜上的壓力，和將氣體流速與干膜的對比，得到孔徑及泡點的數(shù)據(jù)。這些分析中使用CoulterPorometerModel0204。如上所述，本發(fā)明膜包括一般的各向同性區(qū)和基本上不對稱的區(qū)域。一般說本文所用各向同性(或各向同性區(qū))意指孔徑大體上一致的區(qū)域，如SEM所示從微孔皮層下至基質(zhì)結(jié)構(gòu)的一部分?；蛘?，各向同性區(qū)可被視為有平均直徑基本恒定的流動通道的區(qū)域。一般地，本發(fā)明膜微孔皮層的平均孔徑或微孔皮層孔的直徑大于1.0μm。在各向同性區(qū)，該微孔皮層孔徑一般地定義為整個各向同性區(qū)的平均孔徑。例如，在優(yōu)選的膜中，SEM’s顯示平均微孔皮層孔徑為2μm的膜整個各向同性區(qū)的平均孔徑為2μm或更大。在平均微孔皮層孔徑為3μm、4μm、5μm等的膜中有類似的結(jié)構(gòu)。然而，顯然各向同性區(qū)包括目視為各向同性的孔徑分布。預(yù)計各向同性區(qū)的實際孔徑隨每種膜的情況而有某些改變(即有某種程度的孔徑分布)。典型地，各向同性區(qū)從膜的微孔皮層延伸至大于膜厚度的約10％的基質(zhì)結(jié)構(gòu)。更優(yōu)選地，各向同性區(qū)延伸至大于膜厚度的30％、40％、甚至50％或更多。在很優(yōu)選的實施方案中，各向同性區(qū)延伸至大于膜厚度的約20％。例如，在250μm的膜中，各向同性區(qū)從微孔皮層延伸大于約50μm進(jìn)入基質(zhì)結(jié)構(gòu)。本文所用基本上不對稱或各向異性(本文中，不對稱區(qū))意指不對稱的程度類似于按Wrasidlo和Zepf專利公開的和制備的膜所具有的。在這方面，本發(fā)明的膜有大于約1.0μm的平均微孔皮層孔徑，而在反面，澆鑄期間靠著支承的紙或帶的一面，SEM’s表明其平均孔徑至少大于微孔皮層平均孔徑的兩倍。因此，微孔皮層孔徑與澆鑄表面孔徑之比大于約2∶1，在很優(yōu)選的實施方案中為3∶1、4∶1、5∶1、甚至6∶1或更大。此外，不對稱性僅在不對稱區(qū)內(nèi)是連續(xù)傾斜的。應(yīng)注意上述不對稱性比例僅針對在表面測量的不對稱性。實際上，在橫截面的掃描電子顯微照片上看澆鑄表面之上的不對稱區(qū)中的平均孔徑時，本發(fā)明膜的不對稱性要高得多。例如見圖5-7。這樣做時，本發(fā)明膜的不對稱性似乎大于約10∶1或20∶1，或許高達(dá)100∶1，甚至200∶1。還應(yīng)注意到從微孔皮層的孔來看各向同性區(qū)中的孔徑似乎比微孔皮層中的孔稍大。此事實與基于表面-表面分析與橫截面分析比較所觀察的不對稱性組合表明某些“結(jié)皮”出現(xiàn)在兩面。不希望受任何具體理論或操作方式限制，對本發(fā)明膜中出現(xiàn)的結(jié)皮有三種似乎可能的解釋。第一，當(dāng)鑄膜暴露于空氣時，水蒸汽開始膠凝膜，在頂部形成初期膜。然后，在這樣短時間內(nèi)不可能所有聚合物都膠凝。因此，當(dāng)膜到達(dá)驟冷液時，剩余的未膠凝的聚合物則形成微孔皮層。第二，或者也許更好的解釋，簡單地說是因表面能固有的差引起表面收縮而使孔縮小(有點類似水滴或肥皂泡使其表面/體積比最小)?；虻谌赡芤蚧瘜W(xué)勢的陡梯度使聚合物稍微向表面遷移。此外，由于本發(fā)明膜的泡點一般高于根據(jù)在各向同性區(qū)或微孔皮層中所見孔徑預(yù)計的泡點，顯然在各向同性區(qū)和不對稱區(qū)之間的孔徑必須有某些收縮。意外的是傳統(tǒng)的推理卻認(rèn)為微孔皮層之下的孔應(yīng)小于微孔皮層的孔。事實上，它們應(yīng)隨深度逐漸變小，即“反不對稱性”。擴(kuò)散是很慢的過程。因此，在微孔皮層之下產(chǎn)生或形成的孔應(yīng)暴露于或“遇見”很少的水蒸汽，因此較小。Fuji膜似乎證明了此傳統(tǒng)推理，從皮層至膜淺深度的一轉(zhuǎn)化點有“反不對稱性”。相反，本發(fā)明膜中微孔皮層之下的孔似乎有與微孔皮層中孔相同或更大的孔徑，在整個區(qū)域保持這樣的各向同性或均勻孔分布。因此，看來本發(fā)明膜的各向同性區(qū)是由空氣中的水蒸汽和聚合物膜之間的“干法”相互作用產(chǎn)生或至少由其引發(fā)，其導(dǎo)致形成均相或各向同性。這與由混合纖維素酯制備的膜或硝酸纖維素膜相似。然而，看來似乎有比較有限的溶劑或非溶劑的蒸發(fā)(尤其取決于驟冷之前的暴露時間)，從而當(dāng)驟冷時，驟冷液沖進(jìn)和固定各向同性區(qū)并產(chǎn)生和固定不對稱區(qū)。關(guān)于各向同性區(qū)和不對稱區(qū)之間孔徑分布的可能收縮，如上所述，將有助于解釋孔隙率測定法分析中所觀察到的較密孔(即最大孔徑1.0μm，平均孔徑0.8μm)，可能有一類似于Wrasidlo和Zepf膜中微孔皮層的形成的內(nèi)部“結(jié)皮”過程。支持此可能性的見Michaels在US3615024第5欄43-54行，其公開了當(dāng)水向鑄膜中的滲透受致密的皮層(在第一例中由水形成)限制時出現(xiàn)梯度孔結(jié)構(gòu)。或者，如上所述，雖然在各向同性區(qū)中膜在目檢時可能是各向同性的，但實際上有根據(jù)孔隙率測量數(shù)據(jù)計算出的孔徑分布和比根據(jù)大孔徑所預(yù)計的泡點高的泡點。因此，本發(fā)明膜的結(jié)構(gòu)不同于傳統(tǒng)不對稱性的是在于本發(fā)明膜從微孔皮層至表面之下一點基本上是非不對稱的(即是各向同性的)，本文中定義為各向同性區(qū)，如上所述。該膜的不對稱區(qū)一般出現(xiàn)在低于膜厚度的約50％。而在傳統(tǒng)的不對稱性中，例如在Wrasidlo和Zepf膜中，該不對稱區(qū)出現(xiàn)在整個或基本上所有膜厚度。相反在Fuji膜中，皮層之下的該區(qū)域有反向的或反不對稱性，其下稍有傳統(tǒng)的不對稱性。預(yù)計可能是Fuji鑄膜液的粘度較高而產(chǎn)生此結(jié)構(gòu)。因此，通俗地說，本發(fā)明膜按整個膜厚度的流動通道構(gòu)型可視為有漏斗狀結(jié)構(gòu)。例如，液體從鑄膜期間未暴露的表面流入膜的孔非常大。這是不對稱區(qū)，其對應(yīng)于漏斗的錐形部分。當(dāng)液體流過膜時，孔徑或流動通道逐漸收縮，直到最后液體進(jìn)入一般的各向同性區(qū)，其含有直徑基本恒定的孔徑或流動通道，然后通過微孔皮層流出，所述各向同性區(qū)對應(yīng)于漏斗的流出管。由分散相制備的本發(fā)明膜的典型開孔結(jié)構(gòu)示于圖5至7中。這些膜的微孔皮層表面孔平均為2μm，澆鑄表面孔徑平均為10μm，橫截面中證明各向同性區(qū)包括從微孔皮層延伸至膜厚度的近20％的約1.0μm的孔徑，接著不對稱區(qū)從各向同性區(qū)的終端至澆鑄表面孔徑從近2μm至約50μm。如所看到的，基于這些觀察的不對稱度為近25∶1。圖中具體膜的水泡點在6.87×103和34.35×103pa之間(1和5psid之間)。圖5至7中所示膜有非常類似的結(jié)構(gòu)，但根據(jù)Coulter孔隙率計測量，平均流動孔徑分別為4.3μm(圖5)、2.6μm(圖6)和3.8μm(圖7)。本發(fā)明膜的制備本發(fā)明膜一般通過傳統(tǒng)方法制備。制備聚合物鑄膜溶液或分散相，然后澆鑄，暴露于氣態(tài)環(huán)境一預(yù)定時間周期，然后在非溶劑浴中驟冷。下面論述有或沒有非溶劑的優(yōu)選鑄膜溶液和澆鑄方法。有或沒有非溶劑的鑄膜溶液本發(fā)明的膜可由均相溶液也可由分散相制備。在優(yōu)選實施方案中，本發(fā)明膜由均相溶液制備。均相溶液可僅用溶劑制備，或用溶劑與非溶劑組合制備。由分散相可制備的膜其形成的泡點范圍一般與由均相溶液制備的膜相同。然而，這種膜一般需要在驟冷之前在空氣中暴露較長的時間。圖1-4示出由未使用非溶劑的均相溶液制備的膜的結(jié)構(gòu)，如掃描電子顯微照片所示的該膜的微孔皮表面和橫截面。本發(fā)明的膜優(yōu)選由均相溶液制備，所述均相溶液含有憎水性聚合物(即砜聚合物)、親水性聚合物(即聚乙烯基吡咯烷酮)、和適合該憎水性聚合物和該親水性聚合物的溶劑。在優(yōu)選的實施方案中，所述憎水性聚合物為砜聚合物(即聚砜、聚芳基砜或聚醚砜)，優(yōu)選聚砜，最優(yōu)選來自AMOCO的Udel3500聚砜。聚醚砜的結(jié)構(gòu)聚砜的結(jié)構(gòu)使用聚砜時，聚合物的濃度一般在約8-17％之間，或更優(yōu)選在約8-15％之間，最優(yōu)選在約10-12％之間。所述親水性聚合物可以是任何與所述憎水性聚合物相容的聚合物。在優(yōu)選的實施方案中，所述親水性聚合物為聚乙烯基吡咯烷酮，優(yōu)選有近40,000的分子量。所述親水性聚合物的含量在約5-25％之間，更優(yōu)選在約10-20％之間，最優(yōu)選在12-17％之間。選擇的溶劑應(yīng)當(dāng)是對所述憎水性聚合物和所述親水性聚合物均為良溶劑。當(dāng)憎水性聚合物為聚砜而親水性聚合物為聚乙烯基吡咯烷酮時，我們發(fā)現(xiàn)N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺和二甲基乙酰胺為有效的溶劑。在很優(yōu)選的實施方案中，用二甲基甲酰胺作為溶劑。一般按表I所示制備本發(fā)明的聚合物溶液表I在很優(yōu)選的實施方案中，如表II所示制備聚合物溶液表II通過摻雜至少對于所述憎水性聚合物的非溶劑可制備部分或完全的分散相制劑。例如，可向該制劑中加入足量的水以產(chǎn)生分散相鑄膜液?；蛘?，可利用少量的非溶劑形成均相溶液。需要完全的分散相時，可加入足量的叔戊醇以代替或補(bǔ)充水作為非溶劑。因此，按本發(fā)明可利用非溶劑的混合物或單一非溶劑制備有特殊品質(zhì)的鑄膜液?？捎酶叻侨軇舛犬a(chǎn)生分散相制劑，反之，可用低非溶劑濃度形成均相溶液。非溶劑的量可從約0.1％至約10％改變。在優(yōu)選的實施方案中，用有效量的水作為非溶劑制備均相鑄膜液。例如，用水作為非溶劑時，水在鑄膜液中的含量優(yōu)選為約0.1％至約3.0％，在很優(yōu)選的實施方案中為約0.5％。澆鑄溶液形成膜典型地將聚合物溶液澆鑄成薄膜，暴露于氣態(tài)環(huán)境中預(yù)定的時間，然后在所述聚合物的非溶劑(特別是對所述憎水性聚合物的非溶劑)中驟冷。本發(fā)明的膜可用任何常規(guī)的步驟澆鑄，其中使鑄膜分散相或溶液在非多孔性基質(zhì)上展開成層狀，所述基質(zhì)在驟冷后可與膜分開?？墒謩?即用手澆注、澆鑄、或在澆鑄表面上展開，和驟冷施于該表面上的液體)或自動(即澆注或澆鑄在移動床上)鑄膜。優(yōu)選的基質(zhì)為涂有聚乙烯的紙。澆鑄中，特別是自動澆鑄中，可使用機(jī)械刮膠機(jī)。機(jī)械刮膠機(jī)包括刮刀、“刮片”、或噴射/加壓系統(tǒng)。優(yōu)選的延展裝置是擠塑模頭或縫隙式涂敷器，其包括一個料腔，可將鑄膜制劑加入其中和在壓力下由此通過狹縫壓出。在實施例1至3中，利用刮片鑄膜，刮片的刀縫典型地為約500至約800μm，或600至約750μm，或優(yōu)選約700μm。鑄膜后，使鑄膜分散相或溶液驟冷。在優(yōu)選的實施方案中，在移動床上移動鑄膜進(jìn)入驟冷液(即驟冷液浴)實現(xiàn)驟冷。驟冷液最常用的是水，其溫度通常在或接近澆鑄溫度。在該浴中，驟冷操作使聚合物凝結(jié)或凝固，可產(chǎn)生所需孔徑的“微孔皮層”和有特征結(jié)構(gòu)的支撐區(qū)。通常洗出所得膜中夾帶的溶劑，并可干燥所得膜以去除其它的溶劑、稀釋劑和驟冷液，從而得到膜。驟冷步驟之后，該微孔膜產(chǎn)品厚度一般為約200至300微米厚。在制備本發(fā)明膜中，如前所述，通常應(yīng)將澆鑄的膜暴露于空氣中足夠長時間，該暴露時間應(yīng)足以導(dǎo)致形成大表面孔。暴露時間越短，則濕度必須越大，反之亦然?？倽穸仁侵匾蛩?。在較高的環(huán)境空氣溫度下，對于相同效果相對濕度可較低。鑄膜混合物和驟冷浴的溫度也是重要參數(shù)。一般說，混合物溫度越高，膜越密，而驟冷液溫度越高，膜的開孔越大。在本發(fā)明膜的生產(chǎn)中，鑄膜溶液或分散相的溫度一般在約20和35℃之間，驟冷浴溫度在約20℃和70℃之間，優(yōu)選30℃至約60℃。驟冷浴的溫度似乎會使膜微孔皮層的孔徑和所得膜不對稱區(qū)的不對稱性發(fā)生顯著改變。使用較高的驟冷溫度，膜在微孔皮層中有較大的孔徑及在不對稱區(qū)有較高的不對稱性。相反，使用較低溫度，則形成較小的孔且不對稱性降低。本發(fā)明膜生產(chǎn)中的另一重要因素是在聚合物溶液澆鑄和本發(fā)明膜驟冷之間的暴露時間和暴露條件。優(yōu)選地，在澆鑄之后但在驟冷之前使鑄膜溶液或分散相暴露于空氣中。更優(yōu)選地，所述空氣是濕的(即相對濕度大于約60％)。此外，優(yōu)選使空氣循環(huán)以增強(qiáng)與鑄膜溶液或分散相的接觸。例如可用風(fēng)扇實現(xiàn)循環(huán)。優(yōu)選的暴露時間一般為約5秒至約35秒。增加暴露時間，超過此范圍，趨于增加所得膜的滲透性。然而，暴露時間太長，或濕度太高，則對表面孔隙度有不利影響。在此情況下，似乎得到相對無孔的皮層和膜不再是微孔的。對于由砜聚合物和聚乙烯基吡咯烷酮組成的橫向毛細(xì)分離膜，我們發(fā)現(xiàn)溫度在約45℃和55℃之間產(chǎn)生很合適的孔徑和不對稱度。此外，空氣暴露優(yōu)選進(jìn)行約10至20秒，而空氣的相對濕度優(yōu)選在約65和80％之間。然而，根據(jù)所用的具體憎水性聚合物、親水性聚合物、溶劑、非溶劑(如果有)和相對濕度的不同，不用過度的實驗即可容易地確定最佳溫度和條件。當(dāng)然，相對濕度和暴露時間是重要條件，它們一般成反比。因此，相對濕度越高，則暴露時間可越短。本發(fā)明膜在分離中的用途本發(fā)明膜適用于檢測和分離應(yīng)用，而且特別有效。具體地，本發(fā)明膜的分離和檢測效果是出乎意料的。這種裝置也適用于各種其它檢測應(yīng)用。例如，實際上在任何情況下要分析含有固體顆粒的液體試樣中的液體，可利用橫向毛細(xì)設(shè)計獲得不受固體顆粒干擾的可分析量的液體。本發(fā)明膜適用的分離和檢測應(yīng)用的一個例子是在診斷應(yīng)用中，如Koehen等的US5,240,862中公開的診斷型裝置，該公開引入本文供參考。Koehen等的專利公開了一種血液分離系統(tǒng)，包括與收集膜密切接觸的非對稱膜。Kiser等的US5,240,862中公開了類似的系統(tǒng)，該公開引入本文供參考。在這兩個專利中，將全血涂于非對稱膜(為親水性或被賦予親水性)的“開孔”側(cè)，血細(xì)胞將在所述非對稱膜的大孔中濾出，血漿通過微孔表面與收集膜接觸。所述收集膜一般裝有分析物檢測系統(tǒng)。因此，當(dāng)血漿中存在或不存在被測部分時，在收集膜上可顯示出存在或不存在。Koehen等和Kiser等專利的裝置一般稱為“垂直毛細(xì)裝置”，因為被測物質(zhì)是垂直地通過膜。液體(即血漿)通過膜的速率是對這種裝置操作有效性的檢測，液體與固體顆粒物質(zhì)分離是否完全以及某些其它考慮如固體對液體的限制性干擾和在血液分離中細(xì)胞的有限溶解也如此。另一類檢測裝置設(shè)計是“橫向毛細(xì)裝置”。在這種裝置中，如圖9所示，支撐材料20為分離膜21和接觸膜22提供支撐。接觸膜22裝有化學(xué)試劑(或其它檢測劑)，用于檢測存在或不存在被檢測劑。分離膜21用于分出液體中的組分如固體顆粒(即血液中的細(xì)胞)。分離膜21和接觸膜22在界面23相接觸。因此，操作中，含有固體物質(zhì)的液體(即血液或其它體液組分)在施加點24與分離膜21接觸，流體將吸向界面23。毛細(xì)作用時，流體橫向或水平地通過分離膜21，到達(dá)界面23，進(jìn)入接觸膜，并與接觸膜22中的化學(xué)試劑(或其它檢測劑)反應(yīng)(或不反應(yīng)，根據(jù)具體情況)。此反應(yīng)可用本領(lǐng)域公知的各種標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)檢測。當(dāng)然，決定檢測裝置操作效率的檢測是測試該相應(yīng)的液體通過膜的毛細(xì)速率及液體與任何固體分離的完全性。因此，在血液分離中，血漿橫向通過膜的速率是這種裝置操作效率的檢測，也是血漿分離的完全性和細(xì)胞有限溶解的檢測。本發(fā)明膜用作橫向毛細(xì)裝置中的分離膜21特別有效。當(dāng)含有固體的液體(即血液)施于膜的開孔表面和一窄條此膜的一端時，液體開始吸向較密的表面和向該條的另一端。相對大的顆粒(即血細(xì)胞)被制止(濾出)，而液體(即血漿)繼續(xù)流動。在裝置中，液體(即血漿)透過該條而到達(dá)第二膜如硝基纖維素，該膜含有檢測試劑(即酶、抗原、或結(jié)合試劑的抗體)。快速毛細(xì)作用是重要的。膜表面的孔隙率越高，血漿傳遞速率越快。單有高度不對稱性未必會具有高的毛細(xì)速率。表面孔隙率低的膜，即使有高度的不對稱性，也可能會引起含固體液體的阻塞或阻礙，結(jié)果分離速度比使用本發(fā)明膜可能的分離速度慢。本發(fā)明膜含有高濃度的聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)，其使膜親水且不影響孔徑和結(jié)構(gòu)。此外，由于配方中包括PVP，所以不需用羥丙基纖維素第二次處理來使膜親水?？焖倜?xì)的驅(qū)動力是與孔結(jié)構(gòu)有關(guān)的PVP的親水性，從而使液體靠毛細(xì)作用力吸入膜中，而固體保留在多孔的基質(zhì)中。PVP還增加制膜液的粘度，降低溶劑/非溶劑的交換速度，從而也降低標(biāo)準(zhǔn)膜中的不對稱度。凝固(驟冷)浴的溫度也起重要作用，高浴溫比低浴溫產(chǎn)生更不對稱和孔徑(平均流動孔徑)更大的膜。關(guān)于膜制備的實施例以下實施例涉及本發(fā)明具體微孔膜的制備。這些實施例用于說明制備本發(fā)明膜可使用的各種鑄膜條件，并對于如何改變條件來獲得特殊性能的膜提供指導(dǎo)。因此，以下實施例是舉例說明本發(fā)明，而不是限制本發(fā)明的范圍。實施例1暴露時間和濕度的影響在此實施例中，我們制備和澆鑄的膜，由聚砜和聚乙烯基吡咯烷酮以叔戊醇為溶劑的均相溶液制備。我們由該溶液制備兩種不同的膜，每種膜用不同的暴露時間和濕度制備，如下由12.7％聚砜聚合物(Udel3500，由AMOCOCo.生產(chǎn))、2.3％叔戊醇、和16.6％聚乙烯基吡咯烷酮(PVP，MW40,000)制備均相鑄膜溶液。將該鑄膜溶液保持在室溫(近20℃)下，澆鑄兩種不同的膜。使用有22密耳縫隙的澆鑄刮刀在涂有聚乙烯的移動紙帶上進(jìn)行澆鑄。將膜暴露于空氣中，如下表所示表III在溫度為40℃的水浴中使膜驟冷。凝固后，用去離子水洗滌膜，并用空氣干燥。所得膜的特征示于下表表IV1水的滲透率是在10psid下，在47mm直徑的園片上(9.5cm2)測定圖1示出膜1的一對掃描電子顯微照片(SEM’s)。圖1a為膜1的俯視圖，表明膜的微孔表面。圖1b為膜1a的橫截面圖。在圖中，可觀察到該膜的不對稱性很小和表面孔隙率低。但水滲透率結(jié)果表示滲透率隨著暴露時間增加而增加。然而，似乎也可延長暴露于高濕度的時間，但導(dǎo)致表面孔隙率降低并可能不利于非對稱性。實施例2驟冷溫度的影響在此實施例中，我們制備和澆鑄的膜是由聚砜和聚乙烯基吡咯烷酮以二甲基甲酰胺為溶劑的均相溶液制備。我們由該溶液制備兩種不同的膜，每種膜用不同的驟冷浴溫度制備，如下由11％聚砜聚合物(Udel3500，由AMOCOCo.生產(chǎn))、15％聚乙烯基吡咯烷酮(PVP，MW40,000)和74％二甲基甲酰胺制備均相鑄膜溶液。將該鑄膜溶液保持在室溫(近20℃)下，澆鑄三種不同的膜。使用有24密耳縫隙的澆鑄刮刀在涂有聚乙烯的移動紙帶上進(jìn)行澆鑄。將膜暴露于相對濕度為75％的空氣中24-25秒。暴露于空氣后，使膜在如下表所示的水浴中驟冷表V在膜驟冷和凝固之后，用去離子水洗滌膜，并用空氣干燥。所得膜的特征示于下表表VI</tables>1水滲透率是在10psid下在直徑47mm的圓片(9.5cm2)上測量的。圖2為膜2a的掃描電子顯微照片(SEM)，為膜的橫截面圖。圖3為膜2b的掃描電子顯微照片(SEM)，為膜的橫截面圖。圖4為膜2c的掃描電子顯微照片(SEM)，為膜的橫截面圖。在圖中，可觀察到這些膜的不對稱性隨著驟冷浴溫度的增加而增加。此外，膜的微孔皮層中的孔徑也隨著驟冷浴溫度的增加而增加。實施例3含有非溶劑的鑄膜液暴露時間、空氣循環(huán)和驟冷溫度的影響在此實施例中，我們制備和澆鑄的膜是由聚砜和聚乙烯基吡咯烷酮以二甲基甲酰胺為溶劑水為非溶劑的分散相制備。我們由該溶液制備四種不同的膜，每種膜用不同的空氣暴露時間、有或沒有空氣循環(huán)、和不同驟冷浴溫度制備，如下由10.6％聚砜聚合物(Udel3500，由AMOCOCo.生產(chǎn))、15％聚乙烯基吡咯烷酮(PVP，MW40,000)、73.9％二甲基甲酰胺和0.5％水制備鑄膜分散相。將該鑄膜溶液保持在室溫(近20℃)下，澆鑄四種不同的膜。使用有24密耳縫隙的澆鑄刮刀在涂有聚乙烯的移動紙帶上進(jìn)行澆鑄。澆鑄中所用的澆鑄條件如下表所示表VII</tables>空氣相對濕度均為80％。空氣循環(huán)用風(fēng)扇進(jìn)行。驟冷和凝固之后，用去離子水洗滌膜，并用空氣干燥。所得膜的特征示于下表表VIII1水滲透率是在10psid下在直徑47mm的圓片(9.5cm2)上測量的。圖5示出膜3a的一對掃描電子顯微照片(SEM’s)。圖5a為膜3a的俯視圖，表明膜的微孔表面。圖5b為膜3a的橫截面圖。在圖中，可觀察到該膜有良好的不對稱性，但表面孔隙率相對較低。圖6示出膜3c的一對掃描電子顯微照片(SEM’s)。圖6a為膜3c的俯視圖，表明膜的微孔表面。圖6b為膜3c的橫截面圖。在圖中，可觀察到該膜有良好的不對稱性，和相對于膜3a有較高的表面孔隙率。除膜3b之外，這些膜的滲透率均相當(dāng)好。此外，除膜3b之外，這些膜的Coulter數(shù)據(jù)均在很好的范圍內(nèi)?？磥頋窨諝庋h(huán)與否、在濕空氣中的暴露時間和驟冷浴的溫度，都對孔徑影響很大。在膜3b中暴露時間長，未循環(huán)，驟冷浴溫度相對較高，可推測這些因素組合能形成非常“密”的微孔皮層。對于膜3a、3c和3d，濕空氣的循環(huán)似乎有助于開孔。驟冷溫度和暴露時間導(dǎo)致3a中的開孔大于3c或3d。此外，暴露時間和驟冷溫度看來可獨立改變而得到類似的孔隙率，如膜3c和3d中所得的結(jié)果。此外，有趣的是注意到并非僅孔徑影響水滲透率。膜3a雖然有比膜3c和3d大的孔徑，但滲透率卻較低。比較圖5a和6a可以看出，這可能是由于皮層孔分布不好所致。實施例4PVP分子量的影響在此實施例中，我們制備和澆鑄的膜是由聚砜和聚乙烯基吡咯烷酮以二甲基甲酰胺為溶劑水為非溶劑的分散相制備。由10.6％聚砜聚合物(Udel3500，由AMOCOCo.生產(chǎn))、10％聚乙烯基吡咯烷酮(PVP，MW360,000)、79.4％二甲基甲酰胺和0.5％水制備鑄膜溶液。將該鑄膜溶液保持在室溫(近20℃)下，用有18密耳縫隙的澆鑄刮刀在涂有聚乙烯的移動紙帶上進(jìn)行澆鑄。使?jié)茶T溶液暴露于循環(huán)濕空氣(70％相對濕度)中20秒。使膜在水中驟冷。驟冷和凝固之后，用去離子水洗滌膜，并用空氣干燥。所得膜的特征示于下表表IX1水滲透率是在10psid下在直徑47mm的圓片(9.5cm2)上測量的。圖7示出膜4a的一對掃描電子顯微照片(SEM’s)。圖7a為膜4a的俯視圖，表明膜的微孔表面。圖7b為膜4a的橫截面圖。在圖中，可觀察到該膜有良好的不對稱性和高表面孔隙率。表面孔隙率比膜3a(圖5a)的高，但比膜3c(圖6a)的稍低。有趣的是，膜4a的表面孔結(jié)構(gòu)或分布看來幾乎為膜3a(圖5a)中所示表面孔少和膜3c(圖6a)中所示表面孔多之間的中值。實施例5PVP分子量的影響在此實施例中，我們制備和澆鑄的膜是由聚砜和聚乙烯基吡咯烷酮以二甲基甲酰胺為溶劑的均相溶液制備。由11％聚砜聚合物(Udel3500，由AMOCOCo.生產(chǎn))、5％聚乙烯基吡咯烷酮(PVI，MW10,000)、13％叔戊醇和71％二甲基甲酰胺制備鑄膜溶液。將該鑄膜溶液加熱至40℃，用有20密耳縫隙的澆鑄刮刀在涂有聚乙烯的移動紙帶上進(jìn)行澆鑄。使?jié)茶T溶液暴露于循環(huán)濕空氣(50％相對濕度)中7天。使膜在43℃的水中驟冷。驟冷和凝固之后，用去離子水洗滌膜，并用空氣干燥。所得膜的特征示于下表表#1水滲透率是在10psid下在直徑47mm的圓片(9.5cm2)上測量的?？梢娤鄬穸鹊涂赡軐δ?a得到的差滲透率有關(guān)。關(guān)于橫向毛細(xì)應(yīng)用的實施例以下實施例涉及本發(fā)明膜在用作檢測裝置的橫向毛細(xì)作用中的用途。這些實施例用于說明可使用本發(fā)明膜的各種檢測應(yīng)用，并為本發(fā)明膜在這些應(yīng)用中的效率提供指導(dǎo)。因此，以下實施例是說明性的而不限制性的。實施例6根據(jù)本文引用的共同待審美國專利申請No.08/206114(1994年3月4日申請)我們制備了一些膜試樣，(本文中稱為BTS-11和BTS-X膜)，用于與本發(fā)明生產(chǎn)的膜的毛細(xì)性能進(jìn)行比較。BTS-11和BTS-X膜制備如下表X</tables>BTS-11膜的平均微孔皮層孔徑為約0.8μm和BTS-X膜的平均微孔皮層孔徑為約3.2μm，由Coulter測量。實施例7將實施例6中制備的BTS膜與按本發(fā)明制備的膜作橫向毛細(xì)速率比較。我們測量水、藍(lán)墨水溶液和哺乳動物全血的毛細(xì)速率。水試驗使用去離子水，藍(lán)墨水溶液為2％的亞甲藍(lán)溶液，血樣使用羊的全血。我們還測量血漿橫向毛細(xì)通過膜并與接觸膜接觸(例如見圖9)后，從血液中分出的該血漿的傳遞速率，所述接觸膜為硝基纖維素膜。這些試驗的結(jié)果示于下表中表XI</tables>表XII</tables>用于血液分離的本發(fā)明優(yōu)選的膜表現(xiàn)出對水的橫向毛細(xì)速率高于2mm/sec.，優(yōu)選高于3或4mm/sec.。此外，這些膜優(yōu)選表現(xiàn)出對哺乳動物血液的橫向毛細(xì)速率高于0.3mm/sec.，優(yōu)選高于0.4或0.5mm/sec.。從表XI和XII可見，膜3c在水橫向毛細(xì)速率和血漿毛細(xì)速率方面都表現(xiàn)出特別高的速率。水毛細(xì)速率為約5.45mm/sec.，血漿毛細(xì)速率為約0.57mm/sec.。此外，膜3c的血漿至硝基纖維素的傳遞速率明顯比BTS-X膜好。雖然在理論或操作方式上沒有任何解釋，但人們認(rèn)為血漿至硝基纖維素的這種傳遞速率是與膜的微孔皮層的孔隙度有關(guān)的。如圖6a所示，其為膜3的微孔皮表面的SEM，該皮層有非常高的孔隙度。BTS-X膜的微孔皮層孔徑雖然較大(3.2μm)，但不很多(即有較低的孔密度)。從給定方形表面積的膜表面的掃描電子顯微照片，計算給定區(qū)域內(nèi)所含孔數(shù)，可容易地計算出該膜試樣的孔密度。通過簡單的比例可將在給定方形區(qū)域內(nèi)計算出的孔數(shù)歸一化成具體的標(biāo)準(zhǔn)方形區(qū)域。例如，以下具體膜的孔密度數(shù)值以每1000μm2的孔數(shù)給出。為進(jìn)行比較，在BTS-X膜中，平均約8.81孔/1000μm2。相反，按本發(fā)明制備的膜有較大的孔密度。例如，圖7a中所示膜有約12.79孔/1000μm2。此外，圖6a中所示膜有約18.41孔/1000μm2。因此，按本發(fā)明制備的優(yōu)選膜其特征在于孔密度大于9孔/1000μm2。在更優(yōu)選的實施方案中，孔密度大于10孔/1000μm2，甚至更優(yōu)選大于11或12孔/1000μm2。等同物本發(fā)明已結(jié)合其具體實施方案進(jìn)行了描述，當(dāng)然還可作進(jìn)一步的修飾，并且本申請還想要覆蓋所有在本發(fā)明構(gòu)思下的任何改變、應(yīng)用或適應(yīng)性修改，并包括偏離本發(fā)明所公開內(nèi)容的以下這些方面屬于本發(fā)明所涉及領(lǐng)域內(nèi)的已知或習(xí)慣上實施的、以上提出的必要特征可適用的、和落入本發(fā)明范圍內(nèi)的和本申請權(quán)利要求書所限定的。權(quán)利要求1.一種整體的砜聚合物膜，通過使所述砜聚合物與親水性聚合物一起澆鑄而賦予親水性，所述膜包括微孔皮層和多孔基質(zhì)，所述微孔皮層有高孔密度，所述多孔基質(zhì)包括孔徑基本一致的各向同性區(qū)和孔徑逐漸增加的不對稱區(qū)。2.權(quán)利要求1的膜，其中所述膜包括約1μm至約5μm的平均流動孔徑。3.權(quán)利要求1的膜，其中所述砜聚合物選自聚砜、聚醚砜和聚芳基砜。4.權(quán)利要求1的膜，其中所述親水性聚合物包括聚乙烯基吡咯烷酮。5.權(quán)利要求3的膜，其中所述親水性聚合物包括聚乙烯基吡咯烷酮。6.權(quán)利要求1的膜，其中所述膜有至少2mm/sec的水的橫向毛細(xì)速度。7.權(quán)利要求1的膜，其中所述膜有一種厚度并且各向同性區(qū)從微孔皮層延伸至所述厚度的約15-25％。8.一種整體的砜聚合物膜，通過使所述砜聚合物與親水性聚合物一起澆鑄而賦予親水性，所述膜包括微孔皮層和多孔基質(zhì)，所述微孔皮層有高孔密度，所述多孔基質(zhì)包括限定直徑基本一致的流動通道的各向同性區(qū)和限定直徑逐漸增加的流動通道的不對稱區(qū)。9.權(quán)利要求8的膜，其中所述膜包括約1μm至約5μm的平均流動孔徑。10.權(quán)利要求8的膜，其中所述砜聚合物選自聚砜、聚醚砜和聚芳基砜。11.權(quán)利要求8的膜，其中所述親水性聚合物包括聚乙烯基吡咯烷酮。12.權(quán)利要求10的膜，其中所述親水性聚合物包括聚乙烯基吡咯烷酮。13.權(quán)利要求8的膜，其中所述膜有至少2mm/sec的水的橫向毛細(xì)速度。14.權(quán)利要求8的膜，其中所述膜有一種厚度并且各向同性區(qū)從微孔皮層延伸至所述厚度的約15-25％。15.一種親水性整體砜聚合物膜的制備方法，所述膜包括微孔皮層和多孔基質(zhì)，所述微孔皮層有高孔密度，所述多孔基質(zhì)包括孔徑基本一致的各向同性區(qū)和孔徑逐漸增加的不對稱區(qū)，所述方法包括準(zhǔn)備一種鑄膜液，該鑄膜液包括溶解于溶劑中的約8％至17％(重)的砜聚合物和約5％至25％(重)的親水性聚合物；澆鑄所述鑄膜液形成薄膜；將所述薄膜暴露于相對濕度在約50％和80％之間的包括水蒸汽的氣態(tài)環(huán)境中約5至35秒；使所述膜在溫度在約20℃和70℃之間的水浴中凝固，和收集所述膜。16.權(quán)利要求15的方法，其中所述鑄膜液為均相溶液。17.權(quán)利要求15的方法，其中所述鑄膜液還包括所述砜聚合物的非溶劑。18.權(quán)利要求15的方法，其中所述鑄膜液為分散相。19.權(quán)利要求15的方法，其中所述膜包括約1μm至約5μm的平均流動孔徑。20.權(quán)利要求15的方法，其中所述砜聚合物選自聚砜、聚醚砜和聚芳基砜。21.權(quán)利要求15的方法，其中所述親水性聚合物包括聚乙烯基吡咯烷酮。22.權(quán)利要求20的方法，其中所述親水性聚合物包括聚乙烯基吡咯烷酮。23.權(quán)利要求15的方法，其中所述膜有至少2mm/sec的水的橫向毛細(xì)速度。24.權(quán)利要求15的方法，其中所述膜有一種厚度并且各向同性區(qū)從微孔皮層延伸至所述厚度的約15-25％。25.一種包括分離膜和接觸膜的改進(jìn)的診斷裝置，其改進(jìn)包括所述分離膜包括整體的砜聚合物膜，通過使所述砜聚合物與親水性聚合物一起澆鑄而賦予親水性，所述膜包括微孔皮層和多孔基質(zhì)，所述微孔皮層有高孔密度，所述多孔基質(zhì)包括孔徑基本一致的各向同性區(qū)和孔徑逐漸增加的不對稱區(qū)。26.權(quán)利要求25的裝置，其中所述膜包括約1μm至約5μm的平均流動孔徑。27.權(quán)利要求25的裝置，其中所述砜聚合物選自聚砜、聚醚砜和聚芳基砜。28.權(quán)利要求25的裝置，其中所述親水性聚合物包括聚乙烯基吡咯烷酮。29.權(quán)利要求27的裝置，其中所述親水性聚合物包括聚乙烯基吡咯烷酮30.權(quán)利要求25的裝置，其中所述膜有至少2mm/sec的水的橫向毛細(xì)速度。31.權(quán)利要求25的裝置，其中所述裝置為橫向毛細(xì)裝置。全文摘要本發(fā)明涉及合成聚合物微濾膜材料領(lǐng)域,該膜用于從含固體的液體中分離液體。本發(fā)明的一方面涉及有高表面孔隙率(高孔密度)和特殊的不對稱性的砜聚合物膜,其能在不需離心分離的情況下使固體(即血細(xì)胞)與液體(即血漿)分離。使所述砜聚合物(為憎水性聚合物)與親水性聚合物如聚乙烯基吡咯烷酮一起澆鑄而賦予膜親水性。由于這些性能和僅需將少量含固體的液體(即全血)施于大孔表面,本發(fā)明膜特別適用于檢測裝置,用于迅速檢測液體試樣的性能和其中所含的組分,如診斷應(yīng)用(即生理癥狀(即妊娠、胰島素水平、胃潰瘍等)和傳染病(即AIDS、肝炎等)的檢測)。文檔編號B01D71/68GK1190355SQ96195411公開日1998年8月12日申請日期1996年6月7日優(yōu)先權(quán)日1995年6月7日發(fā)明者王一凡,杰羅米·F·迪特爾,里克·莫里斯申請人:美國梅姆特克公司